PL236481B1

PL236481B1 - Rotary-hearth furnace for straight-line vacuum LPC carburizing of individual parts

Info

Publication number: PL236481B1
Application number: PL425764A
Authority: PL
Inventors: Wiesław Fujak; Józef OLEJNIK; Józef Olejnik
Original assignee: Seco/Warwick Spolka Akcyjna
Priority date: 2018-05-29
Filing date: 2018-05-29
Publication date: 2021-01-25
Also published as: PL425764A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest piec karuzelowy do potokowego nawęglania próżniowego LPC pojedynczych detali.The subject of the invention is a carousel furnace for single-part LPC vacuum carburizing.

Znane są piece próżniowe przystosowane do nawęglania próżniowego LPC z przestrzennym załadunkiem wsadu na oprzyrządowaniu z wielowarstwowym ułożeniem detali. Obejmują one zarówno piece jednokomorowe, w których wsad w czasie nagrzewania, nawęglania LPC i chłodzenia przebywa w komorze grzejnej w jednym położeniu, jak i piece wielokomorowe, w których fazy n agrzewania i nawęglania są oddzielone od fazy chłodzenia (hartowania) realizowanej w osobnej komorze funkcjonalnej.There are known vacuum furnaces adapted to LPC vacuum carburizing with three-dimensional charge loading on the tooling with multi-layer arrangement of details. They include both single-chamber furnaces, in which the charge remains in the heating chamber during heating, LPC carburizing and cooling, and multi-chamber furnaces, in which the heating and carburizing phases are separated from the cooling (quenching) phase carried out in a separate functional chamber. .

Ponadto dla produkcji wielkoseryjnej wykonywane są piece i systemy modułowe składające się z jednej funkcjonalnej komory hartowniczej, która skonstruowana z reguły w sposób mobilny, obsługuje np. do dziesięciu komór procesowych nawęglania próżniowego LPC.In addition, for large-scale production, furnaces and modular systems are made, consisting of one functional quenching chamber, which is usually constructed in a mobile way and supports e.g. up to ten LPC vacuum carburizing process chambers.

Piece o wielowarstwowym ułożeniu wsadu produkowane są z wyposażeniem do wysokociśnieniowego hartowania gazowego HPGQ (High Pressure Gas Quench), a systemy modułowe i piece dwulub trzy komoro we dostarczane są również z wyposażeniem do hartowania w oleju.The multi-layer furnaces are manufactured with HPGQ (High Pressure Gas Quench) equipment, and the modular systems and double or triple chamber furnaces are also supplied with equipment for oil quenching.

Znane są rozwijanie np. wg patentu DE 10 2009041041 z 2011.07.14 i zgłoszenia wzoru użytkowego PL - W.125735 z 2016.11.08, w których przedstawiono konstrukcję pieców z jednowarstwowym ułożeniem na tacy detali płaskich, np. kół zębatych i tym podobnych geometrycznie części ze stali do nawęglania o wymiarach i przekrojach, odpowiednich do wysokociśnieniowego hartowania gazowego [HPGQ]. Piece te cechują się zwartą konstrukcją i są wyposażone w dwie do ośmiu komór procesowych oraz jedną komorę hartowniczą [HPGQ]. W konstrukcji systemów wg (DE 10 2009041041) komory grzejne (procesowe), w ilości do sześciu sztuk, są zabudowane jedna nad drugą, przy czym niezależnie od ilości komór procesowych, obudowa próżniowa jest zawsze taka sama. W praktyce oznacza to znaczną wysokości zabudowy instalacji w hali klienta. W rozwiązaniu wg W.125735 dwie komory umieszczone jedna nad drugą tworzą jeden moduł procesowy, a całe urządzenie może zawierać do czterech takich modułów. Systemy te zawierają mechanizmy transportu wewnętrznego zabudowane w jednej obudowie próżniowej.It is known to develop e.g. according to patent DE 10 2009041041 of 2011.07.14 and utility model application PL - W.125735 of 2016.11.08, which show the construction of furnaces with a single-layer arrangement of flat details on a tray, e.g. gear wheels and similar geometric parts of steel for carburizing with dimensions and sections suitable for high pressure gas quenching [HPGQ]. These furnaces are characterized by a compact design and are equipped with two to eight process chambers and one quenching chamber [HPGQ]. In the system construction according to (DE 10 2009041041), up to six heating (process) chambers are built on top of each other, and regardless of the number of process chambers, the vacuum housing is always the same. In practice, this means a significant height of the installation in the customer's hall. In the solution according to W.125735, two chambers placed one above the other form one process module, and the entire device may contain up to four such modules. These systems contain internal transport mechanisms built into one vacuum housing.

Znane są także systemy potokowo-przesuwane do nawęglania i hartowania pojedynczych kół zębatych i elementów przedstawione w opisie patentowym P.411158 z 2015.02.04 „Piec próżniowy do nawęglania próżniowego i hartowania kół zębatych, wałków, pierścieni i tym podobnych detali ”, gdzie detale przesuwane są potokowo, korzystnie z użyciem liniowego mechanizmu przesuwu pokracznego, z podziałem na wydzielone strefy (komory): nagrzewania, nawęglania próżniowego i podchładzania do hartowania. Z patentu EP 0811697(B1) znane jest z kolei rozwiązanie, gdzie dla pełnego cyklu nagrzewania, nawęglania i podchłodzenia każdego detalu zastosowano niezależnie zabudowane w obudowach próżniowych procesowe komory grzejne w ilości do 6 szt., gdzie każda komora wyposażona jest w integralny mechanizm transportu poziomego do i z komory transportowej. Komory te ustawione są w okręgu wokół pionowej komory transportowej, gdzie na wyższym poziomie w stosunku do rozłożenia komór grzejnych zamontowana jest śluza wprowadzenia detalu do systemu, a na poziomie niższym zamontowana jest śluza wprowadzenia detalu do komory chłodzenia i/lub wyprowadzenia detalu na zewnątrz systemu.There are also stream-sliding systems for carburizing and quenching single gears and elements presented in the patent description P.411158 of 2015.02.04 "Vacuum furnace for vacuum carburizing and quenching of gears, shafts, rings and the like", where the details are moved are streamlined, preferably with the use of a linear cross-feed mechanism, divided into separate zones (chambers): heating, vacuum carburizing and pre-cooling for quenching. Patent EP 0811697 (B1), in turn, discloses a solution where, for the full cycle of heating, carburizing and cooling of each detail, process heating chambers in the amount of up to 6, built in vacuum casings, were used independently, where each chamber is equipped with an integral horizontal transport mechanism. to and from the transport chamber. These chambers are arranged in a circle around the vertical transport chamber, where the sluice for introducing the detail into the system is installed on the higher level in relation to the distribution of the heating chambers, and the sluice for introducing the detail into the cooling chamber and / or removing the detail outside the system is installed on the lower level.

Celem wynalazku jest nowa, alternatywna i udoskonalona konstrukcja pieca próżniowego z jednostkowym transportem wsadu ze śluzy załadowczej, poprzez komory nagrzewania, nawęglania i podchodzenia do śluzy wyładowczej i dalej do stanowiska hartowania gazowego lub na prasie.The aim of the invention is a new, alternative and improved design of a vacuum furnace with a unitary transport of the charge from the loading airlock, through the heating, carburizing and approaching chambers to the discharge airlock and further to the gas quenching station or on the press.

Istota pieca karuzelowego według wynalazku polega na tym, że każda z trzech pionowo usytuowanych komór technologicznych jest wyposażona w obrotowy trzon posadowienia obrabianych detali na obwodzie tego trzonu, przy czym wszystkie trzony są osadzone na wspólnej pionowej osi z napędem, przy czym trzony obrotowe każdej komory są wyposażone w uchwyty w postaci grzebieni, których zęby, wykonane z płaskowników CFC, są ustawionych pionowo i dopasowanych do uchwytów grzebienia posadowienia detali na mechanizmie transportowym monorail, z kolei mechanizm skojarzonego systemu transportu składa się z czterech ładowarek monorail rozstawionych na stosownej wysokości, gdzie każda ładowarka wyposażona jest w uchwyt posadowienia wsadu wykonany w kształcie grzebienia dopasowanego do uchwytów posadowienia wsadu w komorach grzejnych i stanowiskach za- i wyładowczych.The essence of the carousel furnace according to the invention consists in the fact that each of the three vertically arranged technological chambers is equipped with a rotating seat for the workpieces on the circumference of this hearth, with all the stems mounted on a common vertical axis with the drive, with the rotating stems of each chamber being equipped with handles in the form of combs, the teeth of which, made of CFC flat bars, are positioned vertically and matched to the handles of the comb for the placement of details on the monorail transport mechanism, while the mechanism of the associated transport system consists of four monorail loaders spaced at an appropriate height, where each loader It is equipped with a charge placement holder made in the shape of a comb adapted to the charge placement holders in the heating chambers and in the loading and unloading stations.

Korzystnym jest gdy środkowa komora z wyposażeniem do nawęglania próżniowego ma wspólne ściany z dolną komorą oraz z górną komorą, przy czym ściany te są wykonane z płyt CFC o grubości 10-12 mm z zamocowanymi na nich grafitowymi płytami izolacyjnymi.It is preferred that the middle chamber with the vacuum carburizing equipment has common walls with the lower chamber and the upper chamber, the walls being made of 10-12 mm thick CFC plates with graphite insulating plates fixed thereon.

PL 236 481 B1PL 236 481 B1

Korzystnym jest także gdy oś osadzenia płyt trzonów zabudowana jest w ścianach, z użyciem tulei CFC lub grafitowych, mocowanych na tych ścianach z dodatkowym uszczelnieniem gazowym pomiędzy komorą środkową i komorami zewnętrznymi.It is also advantageous if the axis of the stem plates is built into the walls, with the use of CFC or graphite sleeves, mounted on these walls with an additional gas seal between the central chamber and the outer chambers.

Następnie korzystnym jest gdy oś osadzenia jest dodatkowo stabilizowana dla obrotowego ustawienia pionowego z użyciem pręta ze stopów żaroodpornych, ustalonego na konstrukcji nośnej górnej komory.It is further advantageous if the seat axis is additionally stabilized for pivotal vertical alignment by means of a refractory alloy bar fixed on the support structure of the upper chamber.

Dalej korzystnym jest gdy ściany dolnej i środkowej komory składają się z demontowalnych segmentów, przy czym segmenty środkowej komory są uszczelnione gazowo.It is further preferred that the walls of the lower and middle chambers consist of removable segments, the segments of the middle chamber being gas-sealed.

Także korzystnym jest gdy środkowa komora jest podłączona do systemu wprowadzania atmosfery procesowej C2H2/C2H4/H2 z instalacji, przy czym jej ściany boczne są uszczelnione z użyciem kompozytu Sigraflex, wbudowanego pomiędzy warstwy grafitowej izolacji termicznej.It is also preferred that the middle chamber is connected to a C2H2 / C2H4 / H2 process atmosphere introduction system from the plant, its side walls being sealed with Sigraflex composite sandwiched between graphite thermal insulation layers.

Ponadto korzystnym jest gdy piec jest dodatkowo wyposażony w integralny zbiornik buforowy o objętości i ciśnieniu pozwalającym na wyrównanie ciśnienia z otoczeniem w cyklach za i wyładunku detali.Moreover, it is advantageous if the furnace is additionally equipped with an integral buffer tank with a volume and pressure that allows the pressure to be equalized with the environment in the workpiece loading and unloading cycles.

Rozwiązanie pozwala na uniwersalne przystosowanie trzonu pieca do załadunku różnych detali bez konieczności przezbrajania uchwytów dla każdego detalu i stałego pozycjonowania w fazie termicznej bez przemieszczania detalu w temperaturze. W piecu zabudowano wspomniane wyżej trzy komory procesowe, z których dolna przeznaczona jest do nagrzewania wsadu do temperatury procesu nawęglania próżniowego, środkowa (odpowiednio uszczelniona np. przez zabudowę gazoszczelnego ekranu wykonanego np. z płyt CFC lub folii grafitowej Sigraflex zabudowanego w ścianach izolacyjnych tej komory) jest przystosowana do prowadzenia procesu nawęglania próżniowego LPC, zaś komora górna - do prowadzenia termicznego procesu wytrzymania dyfuzyjnego i podchładzania do temperatury hartowania.The solution allows for universal adaptation of the furnace hearth for loading various details without the need to change the holders for each detail and permanent positioning in the thermal phase without moving the detail at the temperature. The aforementioned three process chambers are built in the furnace, the lower of which is designed to heat the charge to the temperature of the vacuum carburizing process, the middle one (properly sealed, e.g. by building a gas-tight screen made of e.g. CFC boards or Sigraflex graphite foil built into the insulation walls of this chamber) is adapted to conduct the LPC vacuum carburizing process, and the upper chamber - to conduct the thermal process of diffusion resistance and pre-cooling to the hardening temperature.

Wynalazek został bliżej objaśniony na podstawie przykładowego wykonania pokazanego na rysunku, na którym poszczególne figury przedstawiają:The invention is explained in more detail on the basis of an exemplary embodiment shown in the drawing, in which individual figures show:

- fig. 1a - przekrój poprzeczny systemu z zabudową maksymalnie 15 pozycji posadowienia detali na jednym trzonie,- fig. 1a - a cross-section of the system with the development of a maximum of 15 positions for the installation of details on one shaft,

- fig. 1 b - przekrój poprzeczny w fazie serwisowania wyposażenia wewnętrznego,- fig. 1b - cross-section during the servicing phase of the internal equipment,

- fig. 2 - przekrój wzdłużny pieca i wyposażenia,- fig. 2 - longitudinal section of the furnace and equipment,

- fig. 3 - szczegół budowy gazoszczelnej ściany izolacyjnej komory procesowej i wyposażenia komory nawęglania próżniowego, orazFig. 3 shows a detail of the construction of the gas-tight insulating wall of the process chamber and the equipment of the vacuum carburizing chamber, and

- fig. 4 - szczegół zazębienia uchwytów detali trzonu i mechanizmu załadowczego.- fig. 4 - a detail of the engagement of the workpiece holders of the shaft and the loading mechanism.

Piec próżniowy przedstawiony na fig. 1-2 posiada prostopadłościenną, wyposażoną w dwoje drzwi, obudowę próżniową 1, gdzie drzwi 2 umożliwiają pełny dostęp do wnętrza obudowy i jej wyposażenia wewnętrznego, zaś drzwi 3 z kieszenią są wyposażone w mechanizm przemieszczania detali obrabianych termicznie w pionie i poziomie X-Y dla przeładunku komór technologicznych 5, 6 i 7. W celu wykonania prac przeglądowych i serwisowych drzwi 2 są odchylane od płaszczyzny uszczelniania próżniowego i są odsuwane w bok po prowadnicach 4.The vacuum furnace shown in Figs. 1-2 has a rectangular, two-door vacuum casing 1, where the door 2 allows full access to the inside of the casing and its internal equipment, and the door 3 with a pocket is equipped with a mechanism for moving parts thermally processed vertically. and the XY level for reloading of technological chambers 5, 6 and 7. In order to perform inspection and service works, the door 2 is folded away from the vacuum sealing plane and moved to the side along guides 4.

W obudowie próżniowej 1 jest zabudowany stos trzech komór technologicznych wyposażonych w niezależne systemy grzejne, przy czym dolna komora 5 przeznaczona jest do nagrzewania wsadu, komora środkowa 6 - do realizacji procesów cieplno-chemicznych LPC, natomiast komora górna 7 do realizacji funkcji wytrzymania dyfuzyjnego i/lub podchładzania wsadu przed hartowaniem. Ściany izolacyjne górna i dolna komory środkowej 6 są wspólne z przyległymi komorami 5 i 7, a cały przekrój ścian izolacyjnych, utrzymywanych w procesach termicznych w temperaturach 800-1000°C, jest wykonany z płyt CFC 8, wyłożonych od strony komór nagrzewania i podchłodzenia izolacją termiczną 9. Dodatkowo, ściany boczne komory środkowej 6 są uszczelnione gazowo kompozytem Sigraflex 10, ułożonym w warstwach izolacji. Zestaw komór grzejnych 5-7 jest usytuowany w ażurowej obudowie stalowej 11, a przy tym komora środkowa 6 jest zabudowana w szczelnej obudowie stalowej 12.The vacuum casing 1 houses a stack of three technological chambers equipped with independent heating systems, the lower chamber 5 for heating the charge, the middle chamber 6 - for the LPC thermo-chemical processes, and the upper chamber 7 for the diffusion resistance and / or or cooling the charge before hardening. The upper and lower insulating walls of the middle chamber 6 are common to the adjacent chambers 5 and 7, and the entire cross-section of the insulation walls, maintained in thermal processes at 800-1000 ° C, is made of CFC 8 boards, lined on the side of the heating and cooling chambers with insulation In addition, the side walls of the middle chamber 6 are gas-sealed with the Sigraflex 10 composite, arranged in layers of insulation. The set of heating chambers 5-7 is located in an openwork steel housing 11, and the central chamber 6 is housed in a sealed steel housing 12.

Wewnątrz każdej komory technologicznej jest zabudowany trzon obrotowy 13 w postaci płyty CFC 14, zaś na obwodzie trzonu 13 jest zamocowanych 15 szt. grzebieniowych uchwytów 15 podparcia detali wsadowych 28, poddawanych procesowi LPC. Każdy uchwyt 15 typu grzebień damski, jest dopasowany do uchwytu 16 typu grzebień męski 16, zamocowanego na teleskopowym mechanizmie monorail 17 za- i wyładunku detali wsadowych 28 do komór technologicznych 5 do 7. Korzystnie grzebieniowy uchwyt 15 składa się z 5 pionowych płaskowników CFC dla każdej pozycji posadowienia detali w komorach technologicznych, rozstawionych dla możliwości obróbki kół zębatych do np. 200-250 mm, oraz po 6 płaskowników w każdym mechanizmie teleskopowym. Każda płyta trzonu obrotowego 14Inside each technological chamber, a rotating shaft 13 is built in the form of a CFC plate 14, and on the periphery of the shaft 13, 15 pieces of comb holders 15 supporting batch details 28, subjected to the LPC process, are mounted. Each female comb-type handle 15 is adapted to a male comb-type handle 16 16 mounted on a telescopic monorail 17 for loading and unloading batch parts 28 into processing chambers 5 to 7. Preferably, the comb holder 15 consists of 5 vertical CFC flat bars for each. positioning of details in technological chambers, spaced for the possibility of processing gears up to e.g. 200-250 mm, and 6 flat bars in each telescopic mechanism. Each plate of the spindle 14

PL 236 481 B1 zamocowana jest na jednej osi 18, wspólnej dla trzech komór technologicznych i ustalonej na obrotowej tarczy mocowania osi 19, która poprzez obrotowy przepust próżniowy 21 jest napędzana obrotowo, za pomocą przekładni zębatej napędu 20, z precyzyjnym pozycjonowaniem dla 15 pozycji posadowienia detalu wsadu 28 w komorach 5 do 7. Oś 18, korzystnie wykonana w postaci rury z CFC o średnicy około 80 ± 10 mm, jest w każdej komorze wyposażona w uchwyt 50 do mocowania i ustalania płyt 14. Z kolei w dolnych ścianach izolacyjnych komór 5 do 7 są zabudowano tuleje prowadzące 51 do zamocowania obrotowego osi 18, przy czym tuleje w dolnej i górnej ścianie komory środkowej 6 są dodatkowo uszczelnione gazowo.The PL 236 481 B1 is mounted on one axis 18, common to the three processing chambers and fixed on the rotary disk of the axle 19, which is rotated through a rotary vacuum bushing 21 by means of a gear drive 20, with precise positioning for the 15 position of the workpiece seating of the charge 28 in the chambers 5 to 7. The axis 18, preferably made in the form of a CFC tube with a diameter of about 80 ± 10 mm, is provided in each chamber with a holder 50 for fixing and fixing the panels 14. In turn, in the lower walls of the insulating chambers 5 for 7 are provided with guide sleeves 51 for pivotally mounting the axle 18, the sleeves in the lower and upper walls of the central chamber 6 being additionally gas-sealed.

Każda komora technologiczna jest wyposażona w ruchome drzwi termiczne 22, napędzane cylindrem pneumatycznym 23, które po odsunięciu pozwalają wprowadzić do komór technologicznych mechanizm 17 z uchwytami 16 do załadunku i wyładunku detali wsadowych do poszczególnych komór 5 do 7. Drzwi komory środkowej 6 są uszczelnione gazowo i termicznie, natomiast drzwi komory dolnej 5 i górnej 7 - tylko termicznie. Uszczelnienie komory środkowej 6 pozwala na rozdzielenie przepływu gazów procesowych do poszczególnych komór, gdzie do komory środkowej 6, poprzez linię gazową 24, są impulsowo dozowane nośniki węgla w postaci mieszanki C2H2/C2H4/H2 (fazie nawęglania) lub azot (w fazie dyfuzji), zaś do komór 5 nagrzewania i górnej 7 podchładzania - poprzez linię gazową 25 - jest dozowany azot. Zarówno mieszanka nawęglająca jak i azot dozowane są pod stałym ciśnieniem rzędu 1-10 mbar, regulowanym wydajnością systemu pompowego 26, podłączonego do obudowy próżniowej 1. Każda komora technologiczna jest wyposażona w system elementów grzejnych 27, korzystnie usytuowanych nad i pod trzonem z rozłożonymi na nim detalami. Sposób rozłożenia elementów grzejnych 27 pozwala na szybkie nagrzewanie do temperatur nawęglania LPC, zwykle w zakresie do 1100°C, z zachowaniem równomierności rozkładu temperatury w komorach grzejnych < ±5°C zgodnie z wymaganiami AMS2750D.Each technological chamber is equipped with a movable thermal door 22, driven by a pneumatic cylinder 23, which, after being pulled back, allow to introduce into the technological chambers a mechanism 17 with handles 16 for loading and unloading batch details into individual chambers 5 to 7. The door of the central chamber 6 is gas sealed and thermally, while the doors of the lower 5 and upper 7 chambers - only thermally. The sealing of the central chamber 6 allows for the separation of the flow of process gases to individual chambers, where carbon carriers in the form of a C2H2 / C2H4 / H2 mixture (in the carburizing phase) or nitrogen (in the diffusion phase) are pulse-dosed to the central chamber 6 through the gas line 24, and to the heating and upper 7 sub-cooling chambers - via gas line 25 - nitrogen is dosed. Both the carburizing mixture and nitrogen are dosed at a constant pressure in the range of 1-10 mbar, regulated by the capacity of the pumping system 26, connected to the vacuum housing 1. Each processing chamber is equipped with a system of heating elements 27, preferably located above and below the shaft with distributed over it details. The method of laying out the heating elements 27 allows for rapid heating to LPC carburizing temperatures, typically in the range of 1100 ° C, while maintaining a uniform temperature distribution in the heating chambers <± 5 ° C as required by AMS2750D.

Mechanizm przemieszczania detali w urządzeniu umieszczony jest w kieszeni drzwi 3. Każdej komorze technologicznej i każdej pozycji za- lub wyładowczej (4x) przyporządkowany jest jeden mechanizm typu monorail 17, na którego płozie zamontowany jest grzebieniowy uchwyt 16 podpory detali wsadowych, umożliwiający ruch do wewnątrz komory i wycofanie do kieszeni poza płaszczyznę drzwi komór technologicznych. Mechanizm ten jest realizowany dla czterech napędów za pomocą jednego napędu zewnętrznego: pneumatycznego lub mechanicznego 29. Mechanizmy monorail 17 są zamontowane na ramie 30, która jest prowadzona w torze rolkowym 31, co umożliwia całemu zespołowi wykonanie ruchu pionowego dla przyjęcia jednej z czterech pozycji. Do tego celu wykorzystywany jest napęd zewnętrzny, np. w postaci przekładni z odpowiednim motoreduktorem 32, którego wał z zębatką 33 napędza listwę zębatą 34 zamocowaną do ramy 30. Napęd ten realizuje skok o około 50 mm w celu ułożenia lub zabrania detalu z poziomu jego posadowienia na grzebieniu trzonu 15 i skok pionowy całego mechanizmu do następnej komory. Mechanizm monorail 17, ustawiony w pozycji dolnej po otwarciu drzwi termicznych, przesuwa się do pozycji „w komorze technologicznej”, w którym to położeniu grzebieniowe uchwyty tych mechanizmów ustawiają się około 25 mm pod poziomem posadowienia detali wsadowych w komorze - na trzonie obrotowym. Następnie mechanizm monorail 17 podnosi się do góry o około 50 mm (25 mm powyżej poziomu posadowienia detali). Jednocześnie podnoszone są detale umieszczone na poziomach:The mechanism for moving parts in the device is placed in the door pocket 3. Each technological chamber and each loading or unloading position (4x) is assigned one monorail mechanism 17, on the skid of which a comb holder 16 of the batch parts support is mounted, enabling movement inside the chamber and withdrawal to the pocket outside the plane of the technological chambers door. This mechanism is implemented for four drives with one external drive: pneumatic or mechanical 29. Monorail mechanisms 17 are mounted on a frame 30 which is guided in a roller track 31, which allows the entire assembly to perform a vertical movement to assume one of four positions. For this purpose, an external drive is used, e.g. in the form of a gear with a suitable gear motor 32, the shaft of which with racks 33 drives a toothed bar 34 attached to the frame 30. This drive performs a stroke of about 50 mm in order to place or remove the detail from its foundation. on the crest of the stem 15 and the vertical stroke of the entire mechanism to the next chamber. The monorail mechanism 17, set in the down position after opening the thermal door, moves to the "in the processing chamber" position, in which position the comb handles of these mechanisms are positioned about 25 mm below the level of the batch workpieces in the chamber - on the rotating shaft. Then the monorail mechanism 17 is lifted upwards by about 50 mm (25 mm above the level of the workpiece foundation). At the same time, details placed on the levels are lifted:

A) - pozycja (platforma) do obróbki 35,A) - position (platform) for processing 35,

B) - pozycja w komorze technologicznej 5 nagrzewania,B) - position in the 5 heating technological chamber,

C) - pozycja w komorze środkowej 6 nawęglania orazC) - position in the central 6 carburizing chamber and

D) - pozycja w komorze górnej 7 podchładzania.D) - position in the upper 7 pre-cooling chamber.

Następnie mechanizmy teleskopowe monorail 17 są wycofywane poza komorę technologiczną i cały mechanizm podnosi się do pozycji górnej (załadowczej) komór umieszczonych powyżej oraz do pozycji wyładowania nad komorami technologicznymi 5 do 7 (E). Mechanizm przesuwa się do komory grzejnej a następnie opuszcza się o około 50 mm zostawiając detale na grzebieniach trzonów i na platformie wyładunku 36. Następnie mechanizm jest wycofywany, drzwi termiczne komór są zamykane i uruchamiany jest napęd 20 osi trzonów powodując ich obrót o jedną pozycję kątową tj. 24° -- przy ułożeniu na obwodzie trzonu 15 detali.Then the monorail 17 telescopic mechanisms are retracted out of the processing chamber and the entire mechanism is raised to the top (loading) position of the chambers above and to the unloading position above the processing chambers 5 to 7 (E). The mechanism moves to the heating chamber and then it is lowered by about 50 mm, leaving details on the stem combs and on the unloading platform 36. Then the mechanism is retracted, the thermal doors of the chambers are closed and the drive of 20 shafts axes is activated causing their rotation by one angular position, i.e. 24 ° - when 15 details are laid around the shaft circumference.

W cyklu automatycznym istnieje również możliwość wyboru ustawienia położenia wyładowczego dla dowolnych detali na obwodzie ułożenia. Pod stosem komór technologicznych umieszczony jest dwupozycyjny, przesuwany mechanicznie poziomy mechanizm załadowczy 37, korzystnie bazujący także na rozwiązaniu typu monorail z platforma załadowczą. Mechanizm ten w jednej pozycji wprowadzanyIn the automatic cycle, it is also possible to choose the setting of the unloading position for any details on the perimeter of the arrangement. Under the stack of processing chambers there is a two-position, mechanically displaceable horizontal loading mechanism 37, preferably also based on a monorail solution with a loading platform. This mechanism is introduced in one position

PL 236 481 B1 jest do śluzy załadowczej 38, gdzie jest pobierany detal do obróbki z użyciem wewnętrznego mechanizmu 39, a następnie jest przesuwany do pozycji platformy załadowczej mechanizmu. Detal ustawiany jest na tym mechanizmie na ruszcie w postaci grzebienia z pięcioma płozami o wymiarach takich, jak grzebienie w komorze technologicznej. Po przesunięciu mechanizmu zamykana jest zasuwa próżniowa 40, komora śluzy załadowczej zostaje zagazowana, otwiera się zawór próżniowy zewnętrzny 41, po czym - za pomocą zewnętrznego mechanizmu transportowego 42 - może być wprowadzany kolejny detal do obróbki pobierany z zewnętrznego zasobnika detali do obróbki 43. Po ustawieniu detalu do pobrania zawór jest zamykany, objętość śluzy jest odpompowywana i zawór łączący objętość śluzy z obudową próżniową jest otwierany.The PL 236 481 B1 is to the loading airlock 38, where the workpiece is picked up using the internal mechanism 39 and then moved to the position of the loading platform of the mechanism. The detail is placed on this mechanism on a grate in the form of a comb with five skids with dimensions such as combs in the technological chamber. After moving the mechanism, the vacuum slide 40 is closed, the loading sluice chamber is gassed, the external vacuum valve 41 opens, and then - by means of the external transport mechanism 42 - another workpiece can be introduced, taken from the external workpiece storage 43. After setting, the part to be picked up, the valve is closed, the airlock volume is pumped out and the valve connecting the airlock volume with the vacuum housing is opened.

Z kolei gorący detal ustawiony w pozycji wyładowczej na grzebieniu pionowego mechanizmu transportowego 36 jest podnoszony za pomocą mechanizmem 44 do pozycji wyładowczej śluzy wyładowczej 45. Po podniesieniu detalu, zawór przepustowy 46, łączący obudowę 1 ze śluzą 45 jest zamykany, objętość śluzy jest zagazowywana, korzystnie ze zbiornika 47 z objętością i ciśnieniem do wyrównania ciśnienia z otoczeniem, a następnie otwierany jest zawór wyładowania detalu 48. Detal może być wyładowywany do komory chłodzenia gazowego HPGQ lub może być pobierany do hartowania na prasie za pomocą mechanizmu wyładowczego 49.In turn, the hot workpiece placed in the discharge position on the comb of the vertical transport mechanism 36 is lifted by means of the mechanism 44 to the discharge position of the discharge airlock 45. After the workpiece is lifted, the overflow valve 46 connecting the housing 1 with the airlock 45 is closed, the airlock volume is gassed, preferably from the vessel 47 with volume and pressure to equalize the pressure with the environment, and then the workpiece discharge valve 48 is opened. The workpiece may be discharged into the HPGQ gas cooling chamber or it may be taken for press quenching by means of the discharge mechanism 49.

Cykl jest realizowany automatycznie, a takt pracy pieca i czasy przebywania detalu w poszczególnych komorach uzależnione są od projektowanej grubości warstwy nawęglanej, typu stali oraz założonej temperatury procesu. Do projektowania cyklu automatycznego wykorzystywane są rynkowe symulatory procesów nawęglania próżniowego np. SimVac SECO/WARWICK itp.The cycle is carried out automatically, and the work cycle of the furnace and the residence time of the detail in individual chambers depend on the designed thickness of the carburizing layer, the type of steel and the assumed process temperature. For the design of the automatic cycle, market simulators of vacuum carburizing processes, e.g. SimVac SECO / WARWICK, etc., are used.

Piec według wynalazku jest przeznaczony szczególnie do nawęglania detali o grubości warstwy 0,4-0,8 mm, w temperaturze do 1050°C. Zabudowana kompaktowa instalacja pieca jest łatwa do serwisowania dzięki osadzeniu drzwi 2 i 3 pozwalających na łatwy i pełny dostęp do wyposażenia wewnętrznego. Ponadto zastosowanie demontowalnych segmentów ścian 52 pozwala na łatwy demontaż kompletu trzech trzonów z osią i ich wyposażeniem.The furnace according to the invention is designed especially for carburizing details with a layer thickness of 0.4-0.8 mm, at temperatures up to 1050 ° C. The built-in compact stove installation is easy to service thanks to the embedded doors 2 and 3 allowing easy and full access to the internal equipment. Moreover, the use of removable wall segments 52 allows for easy disassembly of the set of three shafts with the axle and their accessories.

Claims

Patent claims

1. Carousel furnace for LPC vacuum carburizing single details, such as gears, rollers and similar details, constituting a vertical set of three process chambers, located in a common vacuum housing and equipped with an associated transport system for heat-treated metals, characterized in that each of the three technological chambers, of which the lower (5), designed to heat the charge, the middle (6), designed to carburize the charge, and the upper (7), designed to withstand diffusion and / or cool the charge before hardening, is equipped with a rotating shaft (13 ) positioning of the processed batch details (28) on the circumference of this shaft, with all shafts mounted on a common vertical axis (18) with the drive (20), while the rotary shafts (13) of each technological chamber are equipped with handles in the form of combs (15), the teeth of which are made of CFC flat bars positioned vertically and adjusted to the comb foundations of details (16 ) on the monorail transport mechanism (17), while the mechanism of the associated transport system consists of four monorail loaders (17) spaced at an appropriate height, where each loader is equipped with a handle (16) for mounting the charge detail (28) made in the shape of a matching comb for holders (15) for mounting the batch workpiece (28) in technological chambers and loading and unloading stations (35) and (36).

2. The furnace according to claim The method of claim 1, characterized in that the central chamber (6) with the vacuum carburizing equipment has common walls with the lower chamber (5) and the upper chamber (7), the walls being made of 10-12 thick CFC plates (8). mm with graphite insulating plates (9) fixed on them.

3. The furnace according to claim 1 or 2, characterized in that the axis (18) of the shaft plates is built into the walls, using CFC or graphite sleeves (51), mounted on these walls with an additional gas seal between the central chamber (6) and the chambers (5) and (7).

4. The furnace according to claim 3. characterized in that the axis (18) is additionally stabilized for rotational vertical alignment by means of a refractory alloy bar fixed on the support structure of the upper chamber (7).

PL 236 481 B1

5. The furnace according to claim characterized in that the walls of the chambers (5) and (6) consist of removable segments (52), the segments of the middle chamber (6) being gas-sealed.

6. The furnace according to claim from 1 to 5, characterized in that the central chamber (6) is connected to the C2H2 / C2H4 / H2 process atmosphere introduction system from the installation (24), its side walls being sealed with the Sigraflex composite (10) embedded between the layers graphite thermal insulation.

7. The furnace according to claim The method of claim 1, additionally equipped with an integral buffer tank (47) with a volume and pressure allowing for the equalization of pressure with the environment in the cycles of charging and discharging the batch parts (28).